DE3153694C2 - Material or energy storage - Google Patents

Material or energy storage

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Abstract

Material and energy are stored, using a pressurised body at least partly made of unjointed elasticially deformable material and whose vol. changes according to its pressure while maintaining its shape in plan. The body is variably filled with a gaseous or liquid pressure medium so that energy can be stored or released. Simple and effective system, can use variety of body shapes and sizes, can be erected anywhere, can use energy from e.g. wind or waves to fill the body and the released pressure can be used e.g. hydraulically or pneumatically

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicher für ein fließfähiges Medium, bestehend aus einem undurchlässigen, elastisch dehn­ baren Hohlzylinder zur Aufnahme des Mediums, bei dem die stirnseitigen Enden relativ zueinander im wesentlichen unnach­ giebig festgelegt sind und bei dem wenigstens das eine Ende von einer Ein-/Austrittsöffnung für das Medium durchdrungen ist.The invention relates to a memory for a flowable Medium consisting of an impermeable, elastic stretch baren hollow cylinder for receiving the medium in which the face ends substantially unrelative to each other are commonly set and with at least one end penetrated by an inlet / outlet opening for the medium is.

Ein solcher Speicher ist bekannt aus der DE-PS 10 81 818. Der Hohlzylinder als solcher ist hierbei hinsichtlich der Ausbil­ dung seiner Wandung homogen gestaltet und in keiner Weise mit einer Armierung versehen. Die sich bei der Einspeisung eines druckbeaufschlagten Mediums ergebende Dehnung wirkt sich dadurch nicht nur umfangsbezogen aus, sondern zusätzlich in einer Richtung, die sich parallel zur Längsrichtung des Hohlzylinders erstreckt und die Umfangsdehnbeanspruchung in einer rechtwinkligen Zuordnung überlagert. Die sich bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes ergebenden Gesamtdehnungen sind dadurch äußerst schwierig kontrollierbar und erreichen in der Mitte der Längserstreckung ein deutlich hervortretendes Maximum. Sie bedingen eine relativ robuste Auslegung der Wandstärke des Hohlzylinders, was die Nachgiebigkeit beein­ trächtigt und eine Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten bedingt. Der Hohlzylinder umschließt im entspannten Zustand einen Totraum von erheblichem Volumen, der nicht ohne weiteres entleerbar ist.Such a memory is known from DE-PS 10 81 818. Der Hollow cylinder as such is here in terms of training design of its wall homogeneously and in no way with provided with reinforcement. Which is when feeding a strain resulting from the pressurized medium has an effect not only in terms of scope, but also in a direction parallel to the longitudinal direction of the Hollow cylinder extends and the circumferential expansion stress in superimposed on a right-angled assignment. The one at Pressurization of the interior resulting total strains are extremely difficult to control and reach in a prominent one in the middle of the longitudinal extent Maximum. They require a relatively robust interpretation of the Wall thickness of the hollow cylinder, which affects the flexibility pregnant and a limitation of the possible uses conditionally. The hollow cylinder encloses in the relaxed state a dead space of considerable volume that is not easily can be emptied.

Aus der DE-PS 25 441 ist ein Gummischlauch mit einer Gewebe­ armierung bekannt, bei dem die Gewebearmierung zusätzlich zu den einander überkreuzenden Fäden des Verstärkungsgeflechtes mit Längsfäden versehen ist. Druckbeaufschlagungsbedingten Dimensionsveränderungen jeglicher Art wird hierdurch in einer wirksamen Weise begegnet. From DE-PS 25 441 is a rubber hose with a fabric reinforcement known, in which the fabric reinforcement in addition to the crossing threads of the reinforcement mesh is provided with longitudinal threads. Pressurization related Dimensional changes of any kind are thereby in one countered effectively.  

Aus der US-PS 28 41 181 ist ein Pulsationsdämpfer zur Verwen­ dung in Rohrleitungen bekannt, bei dem ein radialelastischer Hohlzylinder einen Füllkörper in Gestalt eines Rohres außen­ seitig umschließt. Die Wandung des Rohres ist von einer Perforierung durchbrochen. Der Hohlzylinder wird hierdurch mit dem die Rohrleitung durchströmenden, Druckpulsationen aufweisen­ den Medium beaufschlagt und hinsichtlich seiner elastischen Eigenschaften genutzt.From US-PS 28 41 181 is a pulsation damper for use dung known in pipelines, in which a radially elastic Hollow cylinder a packing in the form of a tube outside encloses on one side. The wall of the tube is one Perforation perforated. The hollow cylinder is thereby the pressure pulsations flowing through the pipeline acted upon the medium and in terms of its elastic Properties used.

Aus der DE-PS 1 91 049 ist es bekannt, daß sich die Druckfestig­ keit eines Schlauches erhöhen läßt, wenn man seine Außenseite auf einer den Schlauch umschließenden Drahtschraube abstützt. From DE-PS 1 91 049 it is known that the compressive strength speed of a hose can be increased if you look at its outside supported on a wire screw enclosing the hose.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicher mit einem elastisch dehnbaren Hohlzylinder der eingangs genannten Art zu zeigen, bei dem sich ein reduzierter Totraum ergibt und bei dem sich die betriebsbedingten Dehnungen leichter kontrollie­ ren lassen.The invention has for its object to have a memory an elastically stretchable hollow cylinder of the type mentioned Way of showing a reduced dead space and where the operational strains are easier to control leave.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Speicher der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.This object is achieved with a memory type mentioned at the beginning with the characteristic features of Claim 1 solved. Take on advantageous configurations Subclaims related.

Bei dem erfindungsgemäßen Speicher ist es vorgesehen, daß der Hohlzylinder nur an oder in seiner Wandung festgelegte Armie­ rungselemente enthält, die sich parallel zu seiner Längsrich­ tung erstrecken und nicht in nennenswertem Maße dehnbar sind, wobei die Armierungselemente im wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind und in einem axialen Abstand von dem Flansch oder Boden enden und wobei der Hohlzylinder einen Füllkörper umschließt. Bei der Einspeisung eines druckbeauf­ schlagten Mediums in den Zwischenraum zwischen dem Füllkörper und dem Hohlzylinder kann sich hierdurch nur eine rein radiale Dehnung des Hohlzylinders ergeben, wobei die Armierung eine ungleichmäßige Verformung verhindert und dafür sorgt, daß der Hohlzylinder seine Länge im wesentlichen beibehält. Das Einspeichern und Entnehmen des eingespeisten Mediums gestalten sich hierdurch ganz besonders einfach. Eine Umwandlung der gespeicherten Energie in kinetische Energie ist problemlos möglich. Je nach Ausbildung des Füllkörpers ergibt sich eine Reduzierung des Totraums auf ein Minimum. Andere Zwecke lassen sich ebenfalls erreichen, beispielsweise eine elastische Vorspannung des Hohlzylinders.In the memory according to the invention it is provided that the Hollow cylinder only on armies fixed in or on its wall contains elements that are parallel to its longitudinal direction stretch and are not significantly stretchable, the reinforcing elements being substantially uniform in Are distributed circumferentially and at an axial distance of the flange or bottom and where the hollow cylinder one Fills the packing. When feeding a pressurized struck medium in the space between the packing and the hollow cylinder can thereby only be a purely radial one Elongation of the hollow cylinder result, the reinforcement prevents uneven deformation and ensures that the Hollow cylinder essentially maintains its length. The Design storage and removal of the fed medium this makes it particularly easy. A conversion of the stored energy in kinetic energy is easy possible. Depending on the design of the packing there is one Reduction of dead space to a minimum. Leave other purposes reach themselves too, for example an elastic one Preload of the hollow cylinder.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter verdeutlicht. Es zeigen: The invention will be further elucidated on the basis of the drawing clarifies. Show it:  

Fig. 1 eine beispielhafte Ausführung des Speichers in gedehntem und in ungedehntem Zustand des Hohlzylinders, Fig. 1 shows an exemplary embodiment of the memory in the stretched and unstretched state in the hollow cylinder,

Fig. 2 zwei verschieden ausgebildete Abschnitte von Hohlzylindern der zur Anwendung gelangenden Art, Fig. 2, two differently designed sections of hollow cylinders of reaching the application type,

Fig. 3 vier auf unterschiedliche Weise armierte Ausführungen von Hohlzylindern in quergeschnittener Darstellung, Fig. 3 four reinforced in different ways versions of hollow cylinders in cross-sectional representation,

Fig. 4 zwei längsgeschnittene Ausführungen von Hohlzylindern, die von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Zusatzfedern umschlossen sind, Fig. 4 shows two longitudinal cross-sectional designs of hollow cylinders, which are enclosed by circumferentially extending additional springs,

Fig. 5 einen Speicher, bei dem der Hohlzylinder lediglich im Bereich des stirnseitigen Flansches von ringförmig ausgebildeten Zusatzfedern umschlossen ist. Fig. 5 is a memory in which the hollow cylinder is surrounded only in the region of the end flange by annular springs.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung des Speichers besteht aus einem Hohlzylinder 1 aus elastomerem Werkstoff, der mit einer die Dehnung in Längsrichtung begrenzenden Armierung 3 versehen ist. Am linken Ende des Hohlzylinders befindet sich ein Boden 4, der mit dem gummielastischen Werkstoff des Hohlzylinders 1 in der dargestellten Weise verbunden ist und einen einstückig angeformten Füllkörper 15 aufweist, der in den Hohlzylinder 1 hineinragt. Der Füllkörper 15 hat eine der Innenform des Hohlzylinders im entspannten Zustand weitgehend entsprechende Gestalt und Größe. Bei der Einspeisung eines druckbeauf­ schlagten Mediums ergibt sich eine elastische Deformierung des Hohlzylinders 1, welche der mit 5 bezeichneten Kontur ent­ spricht. Es bildet sich eine Übergangszone 6 mit progressiv zunehmendem Durchmesser aus. Die Gestalt der Übergangszone 6 wird dadurch beeinflußt, daß die Armierung 3 in einem Abstand von dem Boden 4 endet. Am rechten Ende des im wesentlichen nur in radialer Richtung elastischen Hohlzylinders 1 ist ein Flansch 7 angebracht. Dieser kann zur Verbindung mit einem weiteren Boden oder einem zweiten Speicher dienen. Zur Herab­ setzung der Verformungsunterschiede im Bereich der Übergangs­ zone 6 ist der Querschnitt des Hohlzylinders 1 in diesem Bereich radial erweitert in Richtung der Befestigungsstelle 9 an dem Flansch 7. Hierdurch werden die in der Übergangszone 6 liegenden Teile des Hohlzylinders 2 bei einer Dehnung des Hohlzylinders 1 vergleichsweise weniger stark belastet als bei der im linken Teil der Darstellung von Fig. 1 gezeigten Festlegungsart. Der Totraum 16 ist auf ein Minimum reduziert.The embodiment of the accumulator shown in FIG. 1 consists of a hollow cylinder 1 made of elastomeric material, which is provided with a reinforcement 3 that limits the elongation in the longitudinal direction. At the left end of the hollow cylinder there is a bottom 4 , which is connected to the rubber-elastic material of the hollow cylinder 1 in the manner shown and has an integrally molded filler body 15 which projects into the hollow cylinder 1 . The filler body 15 has a shape and size that largely corresponds to the inner shape of the hollow cylinder in the relaxed state. When a pressurized medium is fed in, there is an elastic deformation of the hollow cylinder 1 , which corresponds to the contour denoted by 5 . A transition zone 6 with a progressively increasing diameter is formed. The shape of the transition zone 6 is influenced in that the reinforcement 3 ends at a distance from the floor 4 . At the right end of the hollow cylinder 1, which is essentially only elastic in the radial direction, a flange 7 is attached. This can be used to connect another floor or a second store. To reduce the deformation differences in the area of the transition zone 6 , the cross section of the hollow cylinder 1 is radially expanded in this area in the direction of the fastening point 9 on the flange 7 . As a result, the parts of the hollow cylinder 2 lying in the transition zone 6 are subjected to comparatively less stress when the hollow cylinder 1 expands than when the type of fixing shown in the left part of the illustration in FIG. 1. The dead space 16 is reduced to a minimum.

In Fig. 2a) ist eine Halbschale eines während ihrer bestim­ mungsgemäßen Verwendung nur in radialer Richtung dehnbaren Hohlzylinders 1 wiedergegeben. Die Armierungselemente 3 erstrecken sich ausschließlich in Längsrichtung.In Fig. 2a) is a half-shell of a hollow cylinder 1 during its intended use only expandable in the radial direction. The reinforcing elements 3 extend exclusively in the longitudinal direction.

In Fig. 2b) ist ein Abschnitt eines Hohlzylinders 1 wiederge­ geben, der im Inneren Zwischenwände 2 aufweist, die bei einer Dehnung des Zylindermantels in Umfangsrichtung radial gedehnt werden. Auch bei dieser Ausführung sind nur sich parallel zur Längsrichtung ersteckende Armierungselemente 3 vorhanden.In Fig. 2b) a section of a hollow cylinder 1 is given again, which has inside walls 2 which are radially stretched in the circumferential direction when the cylinder jacket is expanded. In this embodiment too, there are only reinforcing elements 3 extending parallel to the longitudinal direction.

Fig. 3 zeigt verschiedene Anordnungsmöglichkeiten hinsichtlich der Armierungselemente 3. Hierzu wurde ein Hohlzylinder 1 in verschiedene Umfangssegmente unterteilt, welche mit a), b), c) und d) bezeichnet sind. Die Armierungselemente sind im Bereich des Segmentausschnittes a) auf der Außenwand des Hohlzylinders angeordnet und mit der Außen­ wand verbunden. Im Bereich des Ausschnittes b) weist der Hohlzylinder Armierungselemente 3 in Form von Verstärkungs­ fäden oder -drähten auf, welche in das Innere seiner Wandung eingebettet sind. Im Bereich des Segmentausschnittes c) sind auf der Innenseite der Wandung des Hohlzylinders 1 Armierungs­ stäbe 6 angebracht und teilweise in die Oberfläche eingebet­ tet. Der Segmentausschnitt d) ist aus Einzelsegmenten 7 zusammengesetzt, welche durch streifenförmig ausgebildete Armierungselemente 3 verbunden sind. Bei einer druckbedingten Ausdehnung des Hohlzylinders in radialer Richtung ergibt sich hierduch eine Beeinträchtigung der Querkontraktion von dessen Wandung. Die für eine Ausdehnung erforderlichen Verformungs­ kräfte werden dadurch vergrößert. Außerdem läßt sich durch eine entsprechende Ausbildung der Armierungselemente eine Versteifung des Hohlzylinders erzielen, was in bezug auf die Gewährleistung einer achsengeraden Gestalt von Vorteil ist. Der Füllkörper ist mit 9 bezeichnet, der Totraum mit 16. Fig. 3 shows various possible arrangements with respect to the reinforcement elements 3. For this purpose, a hollow cylinder 1 was divided into different circumferential segments, which are designated a), b), c) and d). The reinforcing elements are arranged in the region of the segment cutout a) on the outer wall of the hollow cylinder and connected to the outer wall. In the area of the cutout b), the hollow cylinder has reinforcing elements 3 in the form of reinforcing threads or wires, which are embedded in the interior of its wall. In the area of the segment section c) 1 reinforcing rods 6 are attached to the inside of the wall of the hollow cylinder and partially embedded in the surface. The segment section d) is composed of individual segments 7 , which are connected by reinforcement elements 3 in the form of strips. If the hollow cylinder is expanded in the radial direction due to pressure, this results in an impairment of the transverse contraction of its wall. The deformation forces required for expansion are thereby increased. In addition, a stiffening of the hollow cylinder can be achieved by an appropriate design of the reinforcing elements, which is advantageous in terms of ensuring an axially straight shape. The packing is designated 9 , the dead space 16 .

Möglichkeiten zur Erhöhung der Federkraft bei einer radialen Ausdehnung des Hohlzylinders werden in Fig. 4 gezeigt. Ein Abschnitt eines Hohlzylinders 1, bei dem aus Gründen der Anschaulichkeit auf die Darstellung der Armierung verzichtet worden ist, ist im linken Teil der Darstellung im Querschnitt und im rechten Teil der Darstellung in einer Ansicht von vorn wiedergegeben. Der Hohlzylinder ist teilweise mit einem elastisch nachgiebigen Band und teilweise mit Gummifäden in diagonaler Wicklung umgeben. Beide Arten von in Umfangs­ richtung wirkenden Zusatzfedern 5 können auch mit Vorspannung aufgezogen werden. Dadurch läßt sich die Beziehung zwischen dem Innendruck und der Verformung, welche für die volumen­ spezifische Speicher­ kapazität verantwortlich ist, vorteilhaft beeinflussen. Entsprechend wirksame Zusatzfedern können auch durch Feder­ ringe gebildet sein, welche den Hohlzylinder außenseitig umschließen.Possibilities for increasing the spring force in the case of a radial expansion of the hollow cylinder are shown in FIG. 4. A section of a hollow cylinder 1 , in which the reinforcement has been omitted for reasons of clarity, is shown in cross-section in the left part of the illustration and in a view from the front in the right part of the illustration. The hollow cylinder is partly surrounded by an elastic band and partly by rubber threads in a diagonal winding. Both types of additional springs 5 acting in the circumferential direction can also be mounted with pretension. This can advantageously influence the relationship between the internal pressure and the deformation, which is responsible for the volume-specific storage capacity. Correspondingly effective additional springs can also be formed by spring rings which enclose the outside of the hollow cylinder.

Fig. 5 zeigt einen Abschnitt eines Speichers, bei dem der Hohlzylinder 1 zur Erzielung einer definierten Querschnitts­ zunahme bei der Einspeisung eines druckbeaufschlagten Mediums in den Innenraum im Bereich der Übergangszone zwischen dem Flansch 7 und den Armierungselementen 3 mit seiner Außenseite auf ringförmig ausgebildeten Zusatzfedern 5 abgestützt ist. Diese bestehen aus gummielastischem Werkstoff und haben mit zunehmender Entfernung von dem Flansch 7 eine zunehmend verminderte Tragfähigkeit. Der Füllkörper ist mit 9 bezeich­ net. Fig. 5 shows a portion of a memory, in which the hollow cylinder 1 in order to achieve a defined cross section increase in the supply of a pressurized medium in the interior in the region of the transition zone between the flange 7 and the reinforcement elements 3 is supported with its outside ring-shaped auxiliary springs 5 is. These consist of rubber-elastic material and have an increasingly reduced load capacity with increasing distance from the flange 7 . The packing is designated 9 with net.

Claims (10)

1. Speicher für ein fließfähiges Medium, bestehend aus einem undurchlässigen, elastisch dehnbaren Hohlzylinder zur Aufnahme des Mediums, bei dem die stirnseitigen Enden relativ zueinander und im wesentlichen unnachgiebig festgelegt sind und bei dem wenigstens das eine Ende von einer Ein-/Austrittsöffnung für das Medium durchdrungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) zumindest mit der Stirnseite des einen Endes an einem Boden (4) oder Flansch (7) befestigt ist und nur an oder in seiner Wandung festgelegte Armierungselemente (3) enthält, die sich parallel zu seiner Längsrichtung erstrecken und nicht in nennenswertem Maße dehnbar sind, daß die Armierungselemente (3) im wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind und in einem axialen Abstand von dem Boden (4) oder Flansch (7) enden, und daß der Hohlzylinder einen undurchlässigen Füllkörper umschließt. 1. Storage for a flowable medium, consisting of an impermeable, elastically stretchable hollow cylinder for receiving the medium, in which the front ends are fixed relative to each other and essentially rigid and in which at least one end of an inlet / outlet opening for the medium is penetrated, characterized in that the hollow cylinder ( 1 ) is attached at least with the end face of one end to a floor ( 4 ) or flange ( 7 ) and only contains reinforcement elements ( 3 ) which are fixed to or in its wall and which are parallel to extend in its longitudinal direction and are not significantly stretchable, that the reinforcing elements ( 3 ) are distributed substantially uniformly in the circumferential direction and end at an axial distance from the bottom ( 4 ) or flange ( 7 ), and that the hollow cylinder encloses an impermeable filler . 2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungselemente (3) aus biegesteifen Stäben bestehen.2. Memory according to claim 1, characterized in that the reinforcing elements ( 3 ) consist of rigid bars. 3. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungselemente (3) aus flexiblen Fasern, Fäden, Geweben oder Seilen bestehen.3. Memory according to claim 1, characterized in that the reinforcing elements ( 3 ) consist of flexible fibers, threads, fabrics or ropes. 4. Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Stahl, Polyester, Glas, Aramid, Kohlenstoff oder Siliciumkarbid bestehen.4. Memory according to claim 3, characterized in that the Steel, polyester, glass, aramid, carbon fibers or silicon carbide. 5. Speicher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) im Bereich des Flansches (7) oder Bodens (4) elastisch auf einen Durchmesser aufgeweitet ist, der größer ist als der Durchmesser, der sich im entspannten Zustand ergibt.5. Memory according to claim 1 to 4, characterized in that the hollow cylinder ( 1 ) in the region of the flange ( 7 ) or bottom ( 4 ) is elastically expanded to a diameter which is greater than the diameter which results in the relaxed state . 6. Speicher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder zur Herabsetzung seiner Verformungsunterschiede einen in Richtung der Befestigungsstelle an dem Boden (4) oder Flansch (7) radial erweiterten Querschnitt aufweist.6. Memory according to claim 1 to 5, characterized in that the hollow cylinder to reduce its deformation differences in the direction of the fastening point on the bottom ( 4 ) or flange ( 7 ) has a radially enlarged cross section. 7. Speicher nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) außenseitig durch sich in Umfangsrichtung erstreckende Zusatzfedern (5) abgestützt ist.7. Memory according to claim 1 to 6, characterized in that the hollow cylinder ( 1 ) is supported on the outside by additional springs ( 5 ) extending in the circumferential direction. 8. Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzfedern (5) in der Zwischenzone zwischen dem Flansch (7) oder Boden (4) und den Armierungselementen (3) vorgesehen sind. 8. A memory according to claim 7, characterized in that additional springs ( 5 ) are provided in the intermediate zone between the flange ( 7 ) or bottom ( 4 ) and the reinforcing elements ( 3 ). 9. Speicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfedern (5) eine mit zunehmender Entfernung von dem Flansch (7) oder Boden (4) zunehmend verminderte Rückstellkraft haben.9. The memory according to claim 8, characterized in that the additional springs ( 5 ) have an increasingly reduced restoring force with increasing distance from the flange ( 7 ) or bottom ( 4 ). 10. Speicher nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) und/oder die Zusatzfedern (5) beim Erreichen der geringsten Dehnung des Hohlzylinders elastisch vorgespannt sind.10. The memory of claim 1 to 9, characterized in that the hollow cylinder ( 1 ) and / or the additional springs ( 5 ) are elastically biased when the lowest elongation of the hollow cylinder is reached.
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